【摘 要】
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砂卵石地层物理力学参数离散性强且不易获取,取用确定参数难以体现其随机性。基于随机有限元法的概率可靠度的方法应用于砂卵石地层矿山法隧道更为合适。本文依托成都市成华区地铁六号线建设北路站～新鸿路站左线暗挖配线段,进行了砂卵石地层物理力学参数、地铁隧道结构极限状态方程和隧道支护结构概率可靠度研究,主要研究内容和成果如下:（1）基于蒙特卡洛法,应用Auto Cad二次开发和图像识别技术,利用有限差分法软件
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砂卵石地层物理力学参数离散性强且不易获取,取用确定参数难以体现其随机性。基于随机有限元法的概率可靠度的方法应用于砂卵石地层矿山法隧道更为合适。本文依托成都市成华区地铁六号线建设北路站～新鸿路站左线暗挖配线段,进行了砂卵石地层物理力学参数、地铁隧道结构极限状态方程和隧道支护结构概率可靠度研究,主要研究内容和成果如下:（1）基于蒙特卡洛法,应用Auto Cad二次开发和图像识别技术,利用有限差分法软件Flac2D建立砂卵石土体有限差分模型,通过模拟双轴试验获得砂卵石土体力学参数。结果表明砂卵石地层土体的弹性模量随卵石含量的增加,扁平度的减小,最大粒径的增大而增大;内摩擦角随卵石含量的减小,扁平度的增加而增加;（2）对砂卵石地层土体物理力学参数进行相关性分析,得到卵石的力学特性对于砂卵石地层土体的力学特性影响大于细粒土,建立BP神经网络模型,确定砂卵石地层土体物理力学参数取值范围;（3）对比《公路隧道设计手册》和《组合结构技术规程》关于隧道型钢初期支护结构检算的方法,并细化其计算公式,发现前者对于结构的弯矩相关性更大,后者对于轴力的相关性更大,对于不利位置计算的结果,前者计算的安全系数更小,结果偏于保守。通过对依托工程隧道初期支护结构进行两种方法的安全检算,最不利位置位于拱顶与拱肩;（4）基于随机有限元法,建立了基于荷载结构法的随机有限元模型,分析隧道结构各部位的力学行为以及可靠度对于输入参数的灵敏度。依托工程仅有初期支护结构拱顶及拱肩存在失效的可能性。结合可靠性分析结果,可以通过尽快施作二次衬砌以及采用抗弯刚度更大的钢拱架来提高初期支护结构的安全性。
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